Читальный зал -->  Солнечные элементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [ 73 ] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

размер зерна 7/2, и тогда

Vd=QyNol(&€s). (6.5а)

В зтом случае отсутствует область квазинейтральиости, определяющая положение уровней Ферми, которые еще дальше удаляются от зоны проводимости (для определенности - полупроводника и-типа), занимая положение, соответствующее характеру заполнения зарядом поверхностных уровней с концентрацией jV, (т.е. высота потенциального барьера* ifigl, такова,что N*i, =Мру).

Значение iV, зависит от Ф, и dNgf/dE - распределения поверхностных состояний на границе зерна от знергии. Предложено большое количество различных аппроксимаций этого распределения, среди них -линейная аппроксимация, экспоненциально возрастающие и убывающие функции, дискретные распределения. На рис. 6.3 приведено соотношение между Nj) я в случае материала Si с большим размером зерна (Wj) < у). Ход теоретических кривых слабо зависит от вида функции dNgi,/dE [Seager, Castner, 1978]. При дальнейших исследованиях бьш экспериментально установлен вид энергетического распределения поверхностных состояний на границе зерна Si [Seager, Pike, 1979] (рис. 6.4).

Рассматривали более сложный случай, включающий возможность полного обеднения всего зерна. Расчетные соотношения между и Np в темновых условиях показаны на графике рис. 6.5 ,д. Максимальной высоте потенциального барьера соответствует полное обеднение зерен (предполагается, что все они имеют одинаковый размер) [Baccarani е. а., 1978]. Экспериментальным результатам наилучшим образом отвечала модель, в которой распределение поверхностных состояний по энергиям имело вид дельта-функции с максимальной концентрацией ловушек 4-10* см * в середине запрещенной зоны. Моменту полного обеднения зерна соответствует также почти скачкообразный рост отношения концентрации свободных носителей к концентрации легирующей примеси. Для малых значений Np зто отношение может стать на несколько порядков меньше единицы, для больших Np оно стремится к единице.

Различие между измеряемыми концентрациями свободных носителей и введенной легирующей примесью первоначально объяснялось сегрегацией примеси на межзеренных границах, где она пассивирует разорванные межатомные связи. Справедтивость этой модели подверглась сомнению после анализа результатов измерений знергии активации проводимости [Rai-Choudhury, Hower, 1973].

В общем случае высота потенциального барьера Va зависит от dNgi,/dE, температуры, концентрации донорной или акцепторной примеси внутри

С точностыо до близкой к единице для коэффициента, зависящего от геометрической формы зерна.

Следует отметить, что о характере потенциального барьера судят по значениям <fi f, и (или) Kj. Тогда как непосредственно зависит от объемной концентрации свободных носителей заряда п - Njj, связь между tfigj и Nff более сложна, а в ряде

случаев при варьировании Np изменения ipgf, практически не происходит.

i.3B
		1 1

в,0 6,0

N=1,3-10 - 7=310 К . Vdo=0,H3b

г,о- f(=°)

4,w -

0,47 0,51 0,55 0,53 £,за

Рис. 6.3. Зависимость максимальных экспериментальных значений высот потенциальных барьеров Vj на границе зерна (экстраполированных к температуре 7 = О К) от концентрации легирующей примеси. Легарование кремция и-типа с большим размером зерна (у - 25 мкм) осуществляли фосфором методом нейтронно-трано-мутационной ядерной реакции:

О - результаты, полученные путем микрозондовых измерений профиля потенциала; - данные, полученные из четырехзоидовых измерений удельного объемного сопротивления при Г 270 К в темноте. При уровне легирования 1,67х х10* см~ оба метода дают идентичные результаты, при меньших концентрациях примеси зондирование потенциала затруднено из-за высокого сопротивления образца; поэтому приведены только результаты четырехзоидовых измерений. Три кривые отвечают различным модельным представлениям: А - равномерная плотность поверхностных состояний; В - одиночный уровень захвата; С - экспоненциальное распределение плотности состояний по энергиям

Рис. 6.4. Распределение поверхностных состояний на границе зерна по энергаям в бикристалле л-Si: Р (легирование методом ядерной трансмутации). Плотность состояний найдена исходя из измерений вольт-амперных характеристик на постоянном сигнале; энергия отсчитывается от потолка валентной зоны. Информация о значении dNafjIdE имеется только для энергий, превышающих равновесный уровень Ферми (при 0,47 эВ) (Seager, Pike, Appl. Phys. Lett. 35, 1979; Appl. Phys. Lett. 37, 1980]

Nss= 10* с --э8- ,

Nsss-w Nss=z-10

10 10 10 10 ~10 10 10 10

Концентрация примеси, м Концентрация примеси, см

а) 6)

Рис. 6.5. Расчетные зависимости высоты барьера Vj (fl) и энергии активации проводимости AEq (б) от концентрации донорной примеси, полученные на основе одномерной модели поликристапяического слоя Si с малым размером зерна (7~ ~10 см). Изменяемым параметром является плотность поверхностных состояний Nss, которая линейно зависит от энергии при ее значениях, превышающих уровень Ферми Ej для материала с собственной проводимостью. Пунктирной линией показано положение уровня Ферми Ер по отношению к Е (Baccarani, Ricco, Spadini, J. Appl. Phys. 49,1978]

Таблица 6.1. Параметры потенциальных барьеров на межзеренных границах некоторых полупроводниковых материалов

	Тип Ng,	ПРр,	АЕа.		Примеча-
Материал	межзе- эВ -см 2 ренной границы				ния и ссыл-ки**
Любой	Мало- Ю
	угловая Средне- 10 -10
	угловая Высоко- >10
	угловая
л-Ge	~10*		0,52	0,29	273 к*
л-Ое				0,31
л-Ое			0,71
p-Ge					р*-тип про-
	Высоко- 7 10*				водимости*
л-Si			0,62	0,41	310 к**
	угловая	2,3-10
л-Si	Поликри- -стаял		0,56	0,44	Зерна полностью обеднены*
л-Si				0,22	Большие размеры
					зерен * *
p-Si			0,52
		510	0,42		*9 *10
	3,4-10*		0,025
л-CdS				0,11-0,22
л-CdS	-			0,07-0,13
л-Си1пТе2		4-10	0,16	0,055	* 13
p-CuInTej		5.10* 5-10	0,12	0,031	* 13
P-CdTe					Размер зер-
		4.10			на 5 мкм**
л-InP				0,08	Эпитакси-альная
					пленка*
л-InSb			0,11	0,04
л-GaAs
p-GaAs

* АЕа = яиа + Ь +кТ-дТ{аФ1,МГ),шкв (6.15).

* За исключением указанных случаев, все измерения проведены в темноте при Т= 100 К.

*з Taylor W. е., Odell N. Н., Fan Н. Y. Phys. Rev., 1952, vol. 88. Hamakawa Y., Yamaguchi J. J. Appl. Phys., 1962, vol. 1.

♦ 5 Mueller R. K. J. Appl. Phys. 1962, vol. 32.

Seager C. H., Pike G. E. Appl. Phys. Lett., 1979, vol. 35, Appl. Phys. Lett., 1980,

voL 37.

♦ Tarng M. L. J. AppL Phys., 1978, vol. 49.

*8 Maruska H. P., Ghosh A. K., Rose A. e. a. Appl. Phys. Lett., 1980, vol. 36.

* Seto J. Y. J. Appl. Phys., 1975, vol. 46.

Seto*9 and Baccarani e. a. (Baccarani G., Ricco В., Spadini G. J. Appl. Phys., 1978. vol. 49). 224

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [ 73 ] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.